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Breve historia de la Física teórica

Autor: Pompilio Zigrino
Curso:
7/10 (3 opiniones) |2775 alumnos|Fecha publicaciýn: 13/06/2005
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Capýtulo 4:

 Mecánica y gravitación

Isaac Newton (1642-1727) dijo: "Si he tenido una visión más amplia, es porque me he subido a los hombros de gigantes". Esos gigantes son, sin duda, Galileo y Kepler. Al igual que Kepler, Newton fue un niño prematuro. Se dice que, cuando nació, apenas pesaba un kilogramo. Es considerado como el físico más sobresaliente de la historia. Estableció las leyes de la mecánica, la ley de la gravitación universal, el cálculo infinitesimal, la composición de la luz blanca, etc.

   Las leyes básicas de la mecánica newtoniada son:

1) Principio de inercia

2) Ley de la dinámica: Fuerza = Masa x aceleración

3) Acción = reacción

En la segunda ley viene implícita la igualdad dinámica del reposo y del movimiento rectilíneo uniforme, ya que, si la fuerza aplicada es nula, también lo será la aceleración, lo que equivale a una velocidad nula o bien una velocidad constante.

   Antes de Newton, los científicos suponían que la fuerza que movía a los planetas tenía la misma dirección del movimiento; incluso se pensaba que eran empujados por "ángeles". A partir de Newton se consideró que la fuerza estaba dirigida hacia el Sol y que el movimiento era inercial, luego aparece Einstein y describe los mencionados movimientos sin considerar fuerza alguna, sino estableciendo que el movimiento es inercial y los planetas se mueven por el espacio-tiempo curvado por efecto del campo gravitacional del Sol.

   Si consideramos que un cuerpo se mueve en línea recta, a velocidad constante, decimos que se trata de un "movimiento inercial" (si no hay fuerzas de fricción). Las longitudes recorridas serán proporcionales a los tiempos empleados. Si trazamos un punto exterior a la recta, a una cierta distancia y si, además, trazamos desde el punto algunas rectas de manera que se formen segmentos iguales sobre la recta mencionada en un principio, veremos que se forma una sucesión de triángulos que tienen igual área. La segunda ley de Kepler (áreas iguales barridas en tiempos iguales) fue interpretada por Newton como una consecuencia necesaria de la existencia de un movimiento inercial.

   Si arrojamos horizontalmente un objeto, describimos al movimiento como el efecto de dos causas que actúan simultáneamente: un movimiento inercial (en sentido horizontal) y un movimiento uniformemente acelerado (caída a Tierra), tal como fue establecido por Galileo Galilei. La idea de que la gravitación celeste es la misma fuerza que la que produce la gravitación terrestre, aparece cuando Newton supone que la misma fuerza que hace caer manzanas a Tierra, es la que hace "caer" a la Luna hacia la Tierra. Como la Luna mantiene un movimiento inercial, la parábola se conviertenen una circunferencia.

   Para la deducción aproximada de la ley de la gravitación universal se puede considerar que los movimientos son circulares. Christian Huygens (1626-1695) encontró la fórmula para calcular la aceleración centrípeta (a = v²/R). Esta aceleración se reemplaza en la fórmula (F = m a). Como el movimiento es circular, la velocidad es la relación entre la longitud de la órbita (2 Pi R) y el tiempo empleado en recorrerla (T). Kepler había descubierto una relación constante en su tercera ley (K = RR²/T²). Agrupando constantes se llega a la ley de la gravitación universal.

                   (Masa del Sol) x (Masa de la Tierra)                                                                                                 

   Fuerza = ------------------------------------------

                                      (Distancia)²

 

   En épocas de Newton se conocía un fenómeno que no se podía explicar y que podría llevar a la destrucción del sistema planetario solar: Júpiter aumentaba su velocidad de traslación mientras que Saturno la disminuia. Newton dijo que: "...quizás las irregularidades irán en aumento hasta que el sistema sea de nuevo puesto en orden por su Creador". Debido a la existencia de órbitas elípticas, los planetas se acercan al Sol en una época mientras  que se alejan en otra. De ahí que cambia la posición del centro de masa del sistema. Este cambio perturba las órbitas y, en el caso de Júpiter y Saturno, se invierte el adelanto y el atraso con un periodo de 929 años. Tales cálculos los realizó Pierre Simón de Laplace (1749-1827), quien respondió: "No he tenido necesidad de esa hipótesis" cuando Napoleón le preguntó por la supuesta intervención divina mencionada por Newton.

 

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